CN101964556B - 一种起动发电一体电机的转子装置和转子工作系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种起动发电一体电机的转子装置和转子工作系统。该转子装置具有一体铸造后整体加工而成的不可拆分的结构，呈草帽形状，其中，帽顶的外侧面为面一(11)，帽沿的外侧面为面三(13)，帽沿的内侧面为面二(12)，连接面一(11)和面三(13)的面为面四(14)；该转子装置的面一(11)上具有用于与曲轴固定在一起的多个通孔(1)，面二(12)上具有用于与离合器进行连接的多个螺纹孔(2)，螺纹孔(2)穿透了与面二(12)对应的面三(13)。本发明提供的一体式转子装置代替了传统的由电机转子支架、发动机飞轮和离合器主动盘等构成的组合式转子装置，该技术方案提高了起动发电一体电机系统的稳定性和一致性。

Description

一种起动发电一体电机的转子装置和转子工作系统
技术领域
本发明涉及汽车制造技术领域，特别是涉及一种起动发电一体电机的转子装置和一种转子工作系统。
背景技术
汽车起动发电一体(ISG，Integrated Starter and Generator)电机，直接集成在发动机主轴上，就是直接以某种瞬态功率较大的电机替代传统的启动电机，在起步阶段短时替代发动机驱动汽车，并同时起到启动发动机的作用，减少发动机的怠速损耗和污染，正常行使时，发动机驱动车辆，该电机断开或者起到发电机的作用，刹车时，该电机还可以起到再生发电，回收制动能量的节能效果。总之这是一种介于混合动力和传统汽车之间的一种成本低廉的节能和环保方案。
ISG直接集成在发动机曲轴上。基于环境保护和能源可持续发展的战略考虑，业界都竞相研制和采用ISG技术。ISG融合了电机、现代电力电子、数字信号处理、现代控制等技术，集传统汽车的起动和发电功能于一体，具有突出的起/停控制快、能量再生利用好、动力辅助性强等优点，尤其在降低排气污染、节约燃油方面效果明显，是国际公认的传统汽车、混合动力汽车以及未来电动汽车发动机部件的必然发展方向。
ISG系统与微混合动力系统相比，除了能够实现用发电机控制发动机的起动和停止，还能够实现：在减速和制动工况下，对部分能量进行吸收；在行驶过程中，发动机的输出功率在车辆的驱动需求和发电机的充电需求之间进行调节，使发动机更多地处在高效区工作，提高了总体效率。
目前，ISG电机的转子装置的结构主要有如下两种：
(1)图1是现有技术中的ISG电机的转子装置的第一种结构示意图。如图1所示，该转子装置主要由转轴101、轴承102、转子支架103、轴承104和离合器主动盘105组成，转轴101、转子支架103和离合器主动盘105通过机械方式固定，整个转子装置由轴承支撑在ISG电机的壳体上。
(1)图2是现有技术中的ISG电机的转子装置的第二种结构示意图。如图2所示，这种转子装置主要由转子支架201、轴承202、轴承203和离合器主动盘204通过机械方式固定，整个转子装置由轴承支撑在ISG电机的壳体上。
图2和图1的区别在于，图2中的转子支架201相当于图1中的转轴101和转子支架102。
可见，现有的ISG电机的转子装置都是由多个部件组成的，采用机械方式固定在一起，例如采用螺栓连接，并且都使用至少一个轴承来支撑，所以在加工制造和部件装配过程中系统的累积偏差会增大，从而使得整个系统的稳定性和一致性也不好。
发明内容
本发明提供了一种ISG电机的转子装置，该转子装置代替了传统的由电机转子支架、发动机飞轮和离合器主动盘等构成的组合式的转子装置，提高了ISG系统的稳定性和一致性。
本发明还提供了一种ISG电机的转子工作系统，该转子工作系统提高了ISG系统的稳定性和一致性，减轻了电机重量和降低了电机成本，提高了生产效率。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明公开了一种ISG电机的转子装置，该转子装置具有一体铸造后整体加工而成的不可拆分的结构；
该转子装置呈草帽形状，其中，帽顶的外侧面为面一(11)，帽沿的外侧面为面三(13)，帽沿的内侧面为面二(12)，连接面一
(11)和面三(13)的面为面四(14)；
该转子装置的面一(11)上具有用于与曲轴固定在一起的多个通孔(1)；
该转子装置的面二(12)上具有用于与离合器进行连接的多个螺纹孔(2)，螺纹孔(2)穿透了与面二(12)对应的面三(13)。
较佳地，在面三(13)上有多个第一凸台(3)，每个第一凸台(3)上有一个螺纹孔(2)。
较佳地，在面三(13)和面四(14)的夹角之间有多个三角形状的筋板(4)。
较佳地，在面一(11)上有第二凸台(5)，所有的通孔(1)均在该第二凸台(5)上。
较佳地，面一(11)、面二(12)和面三(13)为相互平行的平面，面四(14)是与面一(11)和面二(12)垂直的曲面。
本发明还公开了一种转子工作系统，该系统包括：发动机、与发动机连接的曲轴、与曲轴连接并一起转动的转子装置、固定在转子装置上的转子铁芯、与转子装置连接的离合器、与离合器连接的变速箱，
该转子装置具有一体铸造后整体加工而成的不可拆分的结构；
该转子装置呈草帽形状，其中，帽顶的外侧面为面一(11)，帽沿的外侧面为面三(13)，帽沿的内侧面为面二(12)，连接面一(11)和面三(13)的面为面四(14)；
该转子装置的面一(11)上具有用于与曲轴固定在一起的多个通孔(1)；
该转子装置的面二(12)上具有用于与离合器进行连接的多个螺纹孔(2)，螺纹孔(2)穿透了与面二(12)对应的面三(13)。
较佳地，在上述系统的转子装置中，在面三(13)上有多个第一凸台(3)，每个第一凸台(3)上有一个螺纹孔(2)；
较佳地，在上述系统的转子装置中，在面三(13)和面四(14)的夹角之间有多个三角形状的筋板(4)。
较佳地，在上述系统的转子装置中，在面一(11)上有第二凸台(5)，所有的通孔(1)均在该第二凸台(5)上。
较佳地，在上述系统的转子装置中，面一(11)、面二(12)和面三(13)为相互平行的平面，面四(14)是与面一(11)和面二(12)垂直的曲面。
由上述可见，本发明这种转子装置具有一体铸造后整体加工而成的不可拆分的结构，转子装置的面一(11)上具有用于与曲轴固定在一起的多个通孔(1)，转子装置的面二(12)上具有用于与离合器进行连接的多个螺纹孔(2)，螺纹孔(2)穿透了与面二(12)对应的面三(13)的技术方案，提高了ISG系统的稳定性和一致性。
附图说明
图1是现有技术中的ISG电机的转子装置的第一种结构示意图；
图2是现有技术中的ISG电机的转子装置的第二种结构示意图；
图3是本发明实施例中的ISG电机转子装置的第一立体图；
图4是本发明实施例中的ISG电机转子装置的第二立体图；
图5是本发明实施例中的ISG电机转子装置的右视图；
图6是本发明实施例中的ISG电机转子装置的左视图；
图7是本发明实施例中的ISG电机转子装置的沿AA线的剖视图；
图8是本发明实施例中的一种转子工作系统的示意图。
具体实施方式
在本发明中，摒弃了传统的由转轴、转子支架和离合器主动盘和发动机飞轮等多个部件构成组合式的转子装置的方案，提供了一种一体化设计的转子装置，不仅节约了ISG电机的空间，减轻了电机的重量，而且提高了整个ISG系统的稳定性和一致性。
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
图3是本发明实施例中的ISG电机转子装置的第一立体图。图4是本发明实施例中的ISG电机转子装置的第二立体图。图5是本发明实施例中的ISG电机转子装置的右视图。图6是本发明实施例中的ISG电机转子装置的左视图。图7是本发明实施例中的ISG电机转子装置的沿AA线的剖视图。
参见图3-7，本发明中的转子装置具有一体铸造后整体加工而成的不可拆分的结构，且该转子装置呈草帽形状。为了描述方便，做了如下标记：帽顶的外侧面标记为面一11，帽沿的外侧面标记为面三13，帽沿的内侧面标记为面二12，连接面一11和面三13的面标记为面四14。当然该转子装置还包括冒顶的内侧面和与面四14对应的内侧面(即连接冒顶内侧面和帽沿内侧面二12的面)，这里省略没有进行标记。面一11为圆面，面二12和面三13是圆环状的平面，且面一11、面二12和面三13为相互平行的平面，面四14是连接面一11的边沿和面二12的内环边沿并且与面一11和面二12垂直的圆环曲面。
参见图3-7，该转子装置的面一11上具有用于与曲轴固定在一起的多个通孔1，本实施例中为六个通孔1；该转子装置的面二12上具有用于与离合器进行连接的多个螺纹孔2，本实施例中为12个螺纹孔，螺纹孔2穿透了与面二12对应的面三13。
参见图3-7，在本实施例中，在面三13上有多个第一凸台3，每个第一凸台3上有一个螺纹孔2。这种凸台设计可以使螺纹孔2的深度更长一些，从而使得在使用螺钉固定时更加坚固。同样，在本发明的实施例中，在面一11上有第二凸台5，所有的通孔1均在该第二凸台5上，这种设计也主要是为了使通孔1的深度更长一些，与曲轴的连接更牢固。
参见图3、6和7，在本发明的转子装置的面三13和面四14的夹角之间有多个三角形状的筋板4，本实施例的转子装置中共有12个筋板。筋板4的作用是加固转子装置的面三13和面四14之间的握和度，同时也增强了转子装置与离合器连接的面板(即涉及面二12和面三13的面板)的耐冲击力。
上述的凸台和筋板的特殊构造设计加固了转子装置与离合器连接的面板，因此该转子装置的与离合器连接的面板可以设计得薄一些，即面二12和面三13之间的距离可以短一些，这有效地对转子装置实现了减重。同样面一11上的凸台设计也可以达到减重的目的。并且本发明中的提供的一体化设计的整个转子装置只需要加工一次，与现有技术相比避免使用了轴承，极大地减少了加工和装配的工序，提高了生产效率。
采用本发明提供的一体化设计的转子装置，还可以省略发动机飞轮，即由该转子装置来提供转动惯量。而传统的组合式的转子装置需要一个单独的发动机飞轮来提供转动惯量。
图8是本发明实施例中的一种转子工作系统的示意图。如图8所示，汽车的转子工作系统包括：发动机81、与发动机连接的曲轴82、与曲轴连接并一起转动的转子装置83、固定在转子装置83上的转子铁芯84、与转子装置83连接的离合器85、与离合器连接的变速箱86。本系统中的转子装置83即为上述的图3-7中所示的转子装置。在本系统中，转子装置83与曲轴82直接连接并一起转动，由曲轴82起到了支撑转子装置83的作用，避免使用轴承来进行支撑。转子铁芯84固定在转子装置83上，同时转子装置83与离合器85连接在一起。根据不同的状态进行结合或分离。
综上所述，本发明提供的转子装置存在如下优点：
1、一体化设计，将多功能集于一体，不仅节省了空间，而且提高了稳定性和一致性。整个转子装置采用一体化设计，代替了传统的转轴、转子支架、离合器主动盘和发动机飞轮，不仅减少了零部件的数量，而且避免多个零部件之间的连接和配置，使得系统的稳定性和一致性得到了很大的提高。
2、采用特殊的结构设计，减轻了重量。在转子装置连接离合器的一侧采用了加强筋板和局部凸台的方式，减小了转子装置的与离合器连接的主动盘的厚度，从而减轻了转子装置的重量。同样，转子装置的与曲轴连接的连接盘上的凸台设计也减小了该连接盘的厚度，减轻了转子装置的重量。
3、减少了加工和装配工序，提高了生产效率。整个转子装置采用一体化设计后，只需要进行一次加工，避免了多个零件分别加工和相互装配，同时本转子装置直接由曲轴进行支撑，不再使用轴承，也避免了轴承位的精加工，所以极大地减少了加工和装配等制造工序，提高了生产效率，适合批量生产。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种起动发电一体ISG电机的转子装置，其特征在于，
该转子装置具有一体铸造后整体加工而成的不可拆分的结构；
该转子装置呈草帽形状，其中，帽顶的外侧面为面一(11)，帽沿的外侧面为面三(13)，帽沿的内侧面为面二(12)，连接面一(11)和面三(13)的面为面四(14)；
该转子装置的面一(11)上具有用于与曲轴固定在一起的多个通孔(1)；
该转子装置的面二(12)上具有用于与离合器进行连接的多个螺纹孔(2)，螺纹孔(2)穿透了与面二(12)对应的面三(13)。
2.根据权利要求1所述的转子装置，其特征在于，
在面三(13)上有多个第一凸台(3)，每个第一凸台(3)上有一个螺纹孔(2)。
3.根据权利要求1所述的转子装置，其特征在于，
在面三(13)和面四(14)的夹角之间有多个三角形状的筋板(4)。
4.根据权利要求1所述的转子装置，其特征在于，
在面一(11)上有第二凸台(5)，所有的通孔(1)均在该第二凸台(5)上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的转子装置，其特征在于，
面一(11)、面二(12)和面三(13)为相互平行的平面，面四(14)是与面一(11)和面二(12)垂直的曲面。
6.一种转子工作系统，该系统包括：发动机、与发动机连接的曲轴、与曲轴连接并一起转动的转子装置、固定在转子装置上的转子铁芯、与转子装置连接的离合器、与离合器连接的变速箱，其特征在于，
该转子装置具有一体铸造后整体加工而成的不可拆分的结构；
该转子装置呈草帽形状，其中，帽顶的外侧面为面一(11)，帽沿的外侧面为面三(13)，帽沿的内侧面为面二(12)，连接面一(11)和面三(13)的面为面四(14)；
该转子装置的面一(11)上具有用于与曲轴固定在一起的多个通孔(1)；
该转子装置的面二(12)上具有用于与离合器进行连接的多个螺纹孔(2)，螺纹孔(2)穿透了与面二(12)对应的面三(13)。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
在面三(13)上有多个第一凸台(3)，每个第一凸台(3)上有一个螺纹孔(2)。
8.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
在面三(13)和面四(14)的夹角之间有多个三角形状的筋板(4)。
9.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，
在面一(11)上有第二凸台(5)，所有的通孔(1)均在该第二凸台(5)上。
10.根据权利要求6至9中任一项所述的系统，其特征在于，
面一(11)、面二(12)和面三(13)为相互平行的平面，面四(14)是与面一(11)和面二(12)垂直的曲面。
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